ما الوظيفة الأساسية لمادة الكلوروفيل لدى النباتات
ما الوظيفة الأساسية لمادة الكلوروفيل لدى النباتات
يقوم الكلوروفيل بامتصاص الضوء للحصول على الطاقة اللازمة أثناء عملية البناء الضوئي .
يتميز النبات بقدرته السحرية على صنع الطعام الخاص به ومن ثم إمداد جميع الكائنات الحية مثل آكلة العشب وغيرها بالطاقة، ويساعده على ذلك احتوائه على تراكيب حيوية خاصة مثل البلاستيدات الخضراء والتي يتم بها عملية البناء الضوئي بمساعدة صبغة الكلوروفيل الخضراء التي تُمكن النبات من امتصاص ضوء الشمس كمصدر طاقة أولي لبدء عملية البناء داخل الخلايا وتمنح النباتات والطحالب لونها الأخضر المميز.
ويُعبر مصطلح البناء الضوئي (Photosynthesis) عن عملية التمثيل الغذائي التي تتم داخل النبات، وفيها يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كميائية، حيث يقوم النبات باستخدام كلًا من ضوء الشمس والمياه وثاني أكسيد الكربون من أجل الحصول على الطاقة اللازمة للنمو، وإخراج الأكسجين كناتج ثانوي عن هذه العملية، ويمكن تمثيل معادلة البناء الضوئي بالصورة التالية:
ثاني أكسيد الكربون + ماء + طاقة ضوئية ← جلوكوز(مصدر للطاقة)+ أكسجين
وترجع كلمة كلوروفيل أو (chlorophyll) بالإنجليزية إلى اليونان، فهي كلمة يونانية مشتقة من كلمتين يونايتين وهما:
- Khloros وتعني أخضر.
- Phyllon وتعني أوراق.
ويتميز الكلوروفيل بقدرته على امتصاص الضوء الساقط من الشمس، ويختلف الطول الموجي المُمتص وفقًا لنوع الكلوروفيل، فعلى سبيل المثال يعمل الكلوروفيل النباتي على امتصاص الأطوال الموجية الحمراء والزرقاء القادمة من ضوء الشمس ويقوم بعكس الأطوال الموجية الخضراء لتظهر الأوراق لنا بلونها الأخضر المميز. [1] [2]
أنواع الكلوروفيل
- A
- B
- C
- D
- E
- F
ينقسم الكلوروفيل إلى 6 أنواع تختلف في التركيب الكميائي وتتشابه في الوظيفة، وهم:[3]
A : يُعد كلوروفيل A من أكثر الصبغات استخدامًا بعملية البناء الضوئي لذلك يكثُر تواجده في النباتات العليا المتطورة وكذلك البكتريا الزرقاء والطحالب، حيث يتميز باتساع مدي الامتصاص الخاص به ليمتص كلًا من الأطوال الموجية الزرقاء المائلة إلى البنفسجية وكذلك الحمراء المائلة إلى البرتقالي ويعكس الأطوال الموجية الخضراء المائلة إلى الزرقة.
B : يوجد كلوروفيل B في النباتات والطحالب الخضراء فقط، ويلعب دورًا ثانويًا بجانب كلوروفيل A، حيث يمتص عادة الأطوال الموجية الحمراء المائلة إلى البرتقالي ويقوم بعكس الأطوال الموجية الخضراء المائلة نحو الأصفر.
C : يتواجد كلوروفيل C في كلًا من الطحالب المائية والبنية، وينقسم بدوره إلى ثلاثة أنواع فرعية تختلف في التركيب الكميائي ومدى الامتصاص الضوئي لكلٍ منهم وهم : C1, C2, C3.
D : يتواجد كلوروفيل D في كلًا من الطحالب الحمراء والبكتريا الزرقاء فقط، وهما كائنات حية تعيش بالمياه العميقة وبالتالي يستخدمان الضوء الأحمر في عملية البناء الضوئي.
E : يُعتبر كلوروفيل E أكثر أنواع الكلوروفيل ندرة، ويمكن الحصول عليه من بعض الطحالب الذهبية، وقد تم التعرف عليه من خلال إحدي الطحالب الخضراء المائلة إلى الصفرة المعروفة باسم Xanthophytes.
أين تتم عملية البناء الضوئي
في البلاستيدات الخضراء بالنبات .
يمتلك النبات تركيب خاص به يساعده على صنع الطاقة بشكل ذاتي دون أي تدخل خارجي ويُعرف هذا التركيب بالبلاستيدات الخضراء (chloroplast )، وتوجد البلاستيدات الخضراء في جميع الخلايا النباتية الخضراء ولكنها تتركز بشكل كبير في خلايا الأنسجة الخاصة بالأوراق.
والبلاستيدات جسم دائري أو بيضاوي يشارك في تصنيع الغذاء داخل النبات وتخزين الطاقة الناتجة به، وتتميز البلاستيدات النباتية بلونها الأخضر المميز الناتج عن عكس الأطوال الموجية الخضراء بواسطة كلوروفيل A وكلوروفيل B، وتتمثل وظيفة هذه الأصباغ في امتصاص الطاقة الضوئية اللازمة لبدأ عملية التمثيل الغذائي، كما توجد بها أصباغ ملحقة مثل الكارروتينات (carotenoids). [4]
التركيب الخاص بالبلاستيدات الخضراء
وبالنظر داخل البلاستيدات الخضراء نجد الأجزاء الحيوية التالية:
- غشاء خارجي مزدوج بطبقتين داخلية وخارجية.
- فجوة تُعرف باسم ( intermembrane space)، وتفصل بين الغشاء الداخلي ذو طبقتين وغشاء الثايلاكويد التالي له.
- غشاء الثايلاكويد، وسُمي بذلك لاحتوائه على تراكيب خاصة تُعرف باسم ثايلاكولدات (thylakoids).
- أقراص الثايلاكويد مرتبة فى أكوام عمودية ضيقة تعرف باسم جرانا (grana) وتقوم بتخزين الطاقة داخلها، كما تحتوي الجرانا على مادة الكلوروفيل التي تساعد في عملية البناء الضوئي، لذلك تُعتبر الوحدة الوظيفية داخل البلاستيدات.
- تتصل جميع الجرانا الموجودة داخل البلاستيدة الواحدة عن طريق ممرات ناقلة بينهم تُعرف باسم (Stroma lamellae)، حيث تمتد هذه الممرات من جرانيوم (الوحدة الأولية للجرانا) إلى جرانيوم آخر خلال الستروما.
- تعوم الجرانا في خليط متجانس يشبه السيتوبلازم يُعرف بـالسُدى(Stroma) ويتم فيها دمج جميع العضيات الخاصة بالبلاستيد، ويحتوي ها الخليط على انزيمات مذابة بالإضافة إلى حبيبات النشا وأجزاء من المادة الوراثية (DNA) الخاصة بالبلاستيدات الخضراء. [5] [4]
خطوات عملية التمثيل الغذائي داخل البلاستيدات الخضراء
- تفاعلات ضوئية.
- تفاعلات لاضوئية.
تتم عملية التمثيل الغذائي داخل البلاستيدات الخضراء، كما تقوم على عدد كبير من الخطوات، واختصارًا لهذه الخطوات يمكن تقسيمها وفقًا لموقع إتمام التفاعل والنواتج الناتجة عنه إلى مرحلتين آساسيتين، وهما:
التفاعلات الضوئية: وهي تفاعلات لايمكن حدوثها عند غياب الضوء وتُعرف باسم ( The light-dependent reactions)، وتتم هذه التفاعلات داخل غشاء الثايلاكويد فى وجود تدفق ثابت من ضوء الشمس، حيث يمتص الكلورفيل الموجود بوحدات الثايلاكويد الضوء الساقط من الشمس، وينتج عن هذه التفاعلات تحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كميائية على شكل جزيئات ATP و NADPH.
التفاعلات اللاضوئية: وهي تفاعلات مستقلة عن الضوء بشكل تام ، فيمكن حدوثها عند غياب الضوء لتُعرف باسم (The light-independent reactions) أو دورة كالفن، وتتم هذه التفاعلات في منطقة السدى، وتقوم الخلية فيها باسنخدم جزئيات ATP و NADPH الناتجة من التفاعل السابق لتجميع جزيئات الكربوهيدرات مثل الجلوكوز. [1]
وظيفة الكلوروفيل
- انتاج الكربوهيدات.
- انتاج الأكسجين.
تتمثل وظيفة الكلورفيل فيما يأتي:
الحصول على الكربوهيدات: يعمل الكلورفيل الموجود داخل البلاستيدات الخضراء في وحدات الثايلاكويد على امتصاص الضوء لاتمام عملية البناء الضوئي والحصول على جزيئات الـ ATP اللازمة لبدأ دورة كالفن اللاضوئية لإنتاج الكربوهيدات عن طريق ثاني أكسيد الكربون التي تستخدم كمصدر للطاقة داخل الخلايا النباتية.
انتاج الأكسجين: ينتج الأكسجين كناتج ثانوي عن عملية البناء الضوئي، ويتم اطلاقه بالبيئة المحيطة بالنبات لتستخدمه جميع الكائنات الحية، كما يعمل على الحد من التلوث البيئي الناتج عن الإهمال البشري. [6]
